搜索
物理建模：轻杆、轻绳、轻弹簧模型1.模型特点2.典例剖析3.规律方法4.跟踪训练5.真题演练第二章相互作用结束放映返回目录第2页数字媒体资源库1.模型特点结束放映返回目录第3页数字媒体资源库三类模型的重要性轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的常见理想化物理模型.相关的问题在高中物理中有相当重要的地位,且涉及的情景综合性较强,物理过程复杂,能很好地考查综合分析能力,是高考的常考问题.结束放映返回目录第4页数字媒体资源库(1)内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.(2)表达式：F＝kx.①k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定.②x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度.弹簧模型结束放映返回目录第5页数字媒体资源库2.典例剖析结束放映返回目录第6页数字媒体资源库【典例1】如图示，一重为10N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5N，则AB杆对球的作用力A.大小为7.5NB.大小为10NC.方向与水平方向成530角斜向右下方D.方向与水平方向成530角斜向左上方BAMgF拉αF审题视角：小球最后静止时受几个力？小球所受各力遵从什么规律呢?自己尝试解答哟！【解析】本题考查力与物体的平衡，对小球进行受力分析可得，AB杆对球的作用力与绳的拉力的合力与小球重力等值反向，令AB杆对小球的作用力与水平方向夹角为α，可得：tanα=G/F拉=4/3，α=530，故D项正确.答案D解析显隐结束放映返回目录第7页数字媒体资源库【典例2】一轻弹簧两端分别连接物体a、b，在水平力作用下共同向右做匀加速运动，如图所示，在水平面上时，力为F1，弹簧长为L1，在斜面上时，力为F2，弹簧长为L2，已知a、b两物体与接触面间的动摩擦因数相同，则轻弹簧的原长为()．A.L1＋L22B.F1L1－F2L2F2－F1C.F2L1－F1L2F2－F1D.F2L1＋F1L2F2＋F1转解析1.解题规律可考虑使用牛顿第二定律.2.解题方法可用整体法及隔离法.3.因系统在水平面上与在斜面上运动规律相同，解题步骤可进行简化处理.结束放映返回目录第9页数字媒体资源库【典例3】如图所示，一光滑的半圆形碗固定在水平面上，质量为m1的小球用轻绳跨过光滑碗连接质量分别为m2和m3的物体，平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用，两绳与水平方向夹角分别为60°、30°，则m1、m2、m3的比值为()A．1∶2∶3B．2∶3∶1C．2∶1∶1D．2∶1∶3解析对m1受力分析可知：m2g＝m1gcos30°m3g＝m1gcos60°，m2＝32m1m3＝12m1，B正确．B结束放映返回目录第10页数字媒体资源库3.规律方法结束放映返回目录第11页数字媒体资源库规律方法轻杆弹力的确定方法1.杆的弹力方向与绳的不同，绳的弹力始终沿绳指向绳收缩的方向，但杆的弹力方向不一定沿杆的方向，其大小和方向的判断要根据物体的运动状态来确定.2.杆与绳的弹力的大小和方向，可根据受力平衡或牛顿运动定律求解得到.结束放映返回目录第12页数字媒体资源库规律方法如何理解理想化模型——“轻弹簧”与“橡皮筋”共同点：(1)弹力遵循胡克定律F＝kx，x是指形变量．(2)“轻”指其重力不计，故同一弹簧的两端及中间各点的弹力大小相等．(3)弹簧和橡皮筋中的弹力均不能突变，但当将弹簧(或橡皮筋)剪断时，其弹力立即消失．不同点：弹簧既能受拉力，也能受压力(沿弹簧轴线)，特别要注意这一点；橡皮筋只能受拉力作用．结束放映返回目录第13页数字媒体资源库4.跟踪训练结束放映返回目录第14页数字媒体资源库【跟踪训练】如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆的下端固定有质量为m的小球．下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是().A.小车静止时,F＝mgsinθ,方向沿杆向上B.小车静止时,F＝mgcosθ,方向垂直于杆向上C.小车向右做匀速运动时,一定有F＝mg,方向竖直向上D.小车向右做匀加速运动时,一定有Fmg,方向可能沿杆向上1.杆发生微小弹性形变.2.杆上的弹力方向具有多种可能性.3.必需借助相关物体的运动状态来判断.转解析结束放映返回目录第16页数字媒体资源库【跟踪训练】小车上固定一根弹性直杆A，杆顶固定一个小球B(如图所示)，让小车从光滑斜面上自由下滑，在下图的情况中杆发生了不同的形变，其中正确的是()．解析小车在光滑斜面上自由下滑，则加速度a＝gsinθ(θ为斜面的倾角)，由牛顿第二定律可知小球所受重力和杆的弹力的合力沿斜面向下，且小球的加速度等于gsinθ，则杆的弹力方向垂直于斜面向上，杆不会发生弯曲，C正确．答案C解析显隐隐含了什么条件？结束放映返回目录第17页数字媒体资源库【跟踪训练】如图所示，原长分别为L1和L2，劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为m1的物体，最下端挂着质量为m2的另一物体，整个装置处于静止状态．求：(1)这时两弹簧的总长．(2)若有一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和，求这时平板受到下面物体m2的压力．两弹簧的原长加上各自的伸长量此时上面弹簧的伸长量与下面弹簧的缩短量相等转解析结束放映返回目录第19页数字媒体资源库【跟踪训练】如图示，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链连接，且系统均处于静止状态.现用等长的轻绳来代替轻杆，能保持平衡的是()A.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙B.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁C.图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁D.图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁解析绳与杆的区别在于，杆可以提供支持力和拉力，而绳只能提供拉力.由平衡状态分析得AB为拉力的有甲、丙、丁，BC为拉力的有丙.B解析显隐结束放映返回目录第20页数字媒体资源库5.真题演练